可湿气自修复防腐涂层开题报告

1. 研究目的与意义

随着科技进步，涂料已广泛应用于房屋、桥梁、汽车、飞机等领域，采用不同的施工工艺涂覆在物件表面，以达到保护、装饰和掩饰产品缺陷的作用。然而，涂料施工之后，涂层由于外界因素的干扰，不可避免地会产生微裂纹和局部损伤。由于人工修复的局限性，损伤部位不能及时进行修复，这样不仅会使涂膜的性能大大降低，还可能由此引发宏观裂缝。

近年来，微胶囊在聚合物基复合材料裂纹自修复方面的应用逐渐得到了重视。kessler等将脲醛树脂包裹dcpc的微胶囊应用于e-玻纤/环氧树脂复合材料中修复效率可达到67%；suryanarayana等制备了只适合于基体表面且固化很慢的脲醛树脂包裹亚麻油的微胶囊。而国内方面，李岚、郝焕英、范传杰等分别研究了以双环戊二烯、四氯乙烯等为芯材制备微胶囊。虽然还未得到实际应用，但取得了一些进展，并且其潜在应用会涉及一般材料无法到达的领域。

倘若将含有修复剂的微胶囊作为涂料的一种成分，使得材料(涂料)能自己“感受”到内部或外部的损伤并进行自修复愈合，从而消除由损伤带来的隐患，则可以大大延长涂料的寿命。

自修复技术是模仿生物结构的特性，实现材料在没有外界参与的条件下进行自我愈合，这是一个较新的领域，涂层的自修复技术，受生物体损伤后自我愈合能力的启发，在聚合物材料产生裂纹的情况下，通过埋置于材料内部的微胶囊所包覆化学物质的释放，能及时自动修复受损的涂层表面，保持其表面美观与光泽，延长材料使用寿命，降低维护成本。 目前，水性涂料已成气候，尤其是以水性涂料为主的建筑涂料已在我国涂料总量中占到约38%，并逐年上涨。而水性氟碳树脂耐候性等较好，它较多应用于装饰涂料，但价格昂贵，若是在涂层损坏后多次涂刷修复则会增加经济成本，为了降低修复成本，延长装饰涂料的使用寿命，于是我们想到研究一种水性自修复涂料，用于水性氟碳树脂的修复，从而达到节约成本的目的。

2. 研究内容和预期目标

自修复防腐涂层即自修复涂料，由于其拥有自修复性能，目前已成为国内外的研究热点。本课题拟制备一种可湿气自修复的防腐涂层。系统考察涂料的制备工艺、可湿气自修复的微胶囊制备工艺、以及自修复涂层的制备工艺。

1.首先，利用甲醛和尿素制备出脲醛树脂预聚体。

2.然后，制备出以乳化剂、环氧树脂和氟碳树脂混合物为囊心，以脲醛树脂为囊壁的微胶囊。

3.再然后，按照改性的配方制备出改性后的水性氟碳涂料。

3. 研究的方法与步骤

首先，对于微胶囊制备有以下的研究方法与步骤：

一种水性氟碳涂料的自修复用微胶囊，其特征在于，自修复微胶囊的囊芯质量组成：乳化剂0.35-0.5 wt%、环氧树脂和氟碳树脂混合物31～45.2 wt%，环氧树脂和氟碳树脂的质量之比为1～1.5:1，调节囊芯粘度在2000～3000 mpa.s之间；囊壁为：尿素和37%的甲醛溶液按物质的量之比为0.17～0.5：1的比例制备的脲醛树脂，囊壁原材料材料和囊芯材料质量比为0.75～1.5：1；微胶囊粒径为0.4～0.7 mm，优选0.5 mm。 本方法一种水性氟碳涂料的自修复用微胶囊的制备方法，采用原位聚合两步法制备聚脲甲醛树脂包覆环氧树脂和氟碳树脂微胶囊，主要控制搅拌速度和各组分占体系含量百分比，具体包括以下步骤：

（1）脲醛树脂预聚体的制备：首先将尿素和37 wt%的甲醛溶液按物质的量之比为（0.17—0.5）：1的比例混合均匀，待尿素全部溶解后，用三乙醇胺调节溶液ph=8.5～9.5，加热溶液至70℃反应1 h，制备透明粘稠的脲醛树脂预聚体，冷却后用稀盐酸调解体系ph=7待用；

（2）制备囊芯：将去离子水和乳化剂混合均匀，然后向其中加入一定量的环氧树脂和氟碳树脂，搅拌待水包油型乳化剂分散稳定，各组分质量百分比分别占整个囊芯体系为：乳化剂0.35-0.5 wt%、环氧树脂和氟碳树脂混合物31—45.2 wt%，余量为去离子水，充分搅拌0.5 h，得到水包油型乳化体系，备用；其中，环氧树脂和氟碳树脂的质量之比为1-1.5:1，调节粘度在2000～3000 mpa.s之间。所述的乳化剂浓度为十二烷基苯磺酸钠，加入时采用0.5—1.0 g/l的水溶液形式

4. 参考文献

[1]李岚．用于复合材料自修复的微胶囊的合成[d].西安:西北工业大学，2006.

[2]范传杰.脲醛树脂壁材微胶囊的制备及其性能研究[d].上海:华东理工大学，2010．

[3]赫焕英.复合材料自修复用微胶囊的制备[d]． 哈尔滨: 哈尔滨工业大学，2007．

[4]许君栋,夏范武,王书林.水性氟碳建筑涂料的配方设计及制备[j].上海涂料, 2011,49(2):17-20.

5. 计划与进度安排

（1）第1-3周（2022年3月2日—2022年3月20日）查阅文献资料，做开题报告。

（2）第4-6周（2022年3月23日—2022年4月10日）完成设计的相关实验。

（3）第7-14周（2022年4月13日—2022年6月5日）结构表征与性能测试。

（4）第15-16周（2022年6月8日—2022年6月19日）分析总结数据、撰写毕业论文。